快捷貨車的特點(diǎn)分析與展望

黃乾興 王歡歡

摘 要：文章概述了我國(guó)鐵路快捷貨車的發(fā)展歷程，進(jìn)一步探討了快捷貨車的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)快捷貨車今后的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為我國(guó)快捷貨車的未來(lái)設(shè)計(jì)和發(fā)展方向提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：鐵路快捷貨車 特點(diǎn) 關(guān)鍵技術(shù) 展望

1 引言

隨著近幾年我國(guó)高速鐵路動(dòng)車組技術(shù)的快速發(fā)展，人們被動(dòng)車組的舒適性和速度征服的同時(shí)，對(duì)鐵路貨運(yùn)速度的要求也在不斷提高，尤其隨著物流行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)快遞效率的要求也越來(lái)越高。因此如何最大限度利用既有線路來(lái)發(fā)展我國(guó)的快捷貨車成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。早在二十一世紀(jì)初開(kāi)始，我國(guó)就一直在研究適合我國(guó)鐵路線路的快捷貨車，通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外原有鐵路貨車和高速動(dòng)車組技術(shù)和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在滿足國(guó)家提倡的綠色環(huán)保新要求的基礎(chǔ)上，我國(guó)的科研技術(shù)人員就潛心研發(fā)了多種鐵路快捷貨車，并完成了相關(guān)的車輛動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)和運(yùn)行模擬實(shí)驗(yàn)[1]。鐵路貨車速度由最初的80km/h提高到120km/h，近幾年我們又研發(fā)生產(chǎn)出了多款時(shí)速為160km/h的快捷貨車，由此可見(jiàn)我國(guó)鐵路快捷貨車技術(shù)取得了很大的突破。但隨著快捷貨車速度的不斷提高，快捷貨車隨之也出現(xiàn)了一些急需解決的問(wèn)題，如列車的噪聲和穩(wěn)定性問(wèn)題，因?yàn)榇罅康难芯勘砻鳎嚎旖葚涇嚨脑肼暸c列車的運(yùn)行速度有著密切的聯(lián)系，其橫向和垂向平穩(wěn)性與列車的速度也有十分緊密的關(guān)聯(lián)，即快捷貨車的速度越高其產(chǎn)生的噪聲就越大，同時(shí)列車橫向和垂向平穩(wěn)性也就越差。列車的平穩(wěn)性直接影響貨物運(yùn)輸安全性和完整性，同時(shí)列車的平穩(wěn)性也會(huì)影響輪軌之間的磨耗，從而影響鐵道線路的養(yǎng)護(hù)和維修成本，導(dǎo)致其綜合運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性不佳[2]；而其產(chǎn)生的噪聲也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和居民造成一定的。

2 國(guó)外快捷貨車的特點(diǎn)

自上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，歐美等一些國(guó)家就開(kāi)始了鐵路快捷貨車的研發(fā)和運(yùn)行。在歐美地區(qū)，他們的快捷貨車一般會(huì)采用“短編組、小質(zhì)量、快速度”的形式，主要利用快捷貨車運(yùn)輸一些附加值高的產(chǎn)品，如冰箱、電視機(jī)、汽車、新鮮蔬菜或者海鮮等，列車速度控制在160km/h左右。根據(jù)國(guó)內(nèi)外鐵路快捷貨車運(yùn)用情況，如果運(yùn)行速度超過(guò)120km/h，僅有一系懸掛的轉(zhuǎn)向架基本不能滿足運(yùn)行要求。因此，配備兩系懸掛成為快捷貨車轉(zhuǎn)向架的必然選擇[3-5]?？旖葚涇囖D(zhuǎn)向架的一系懸掛主要由垂向液壓減震器、軸箱等組成；二系懸掛系統(tǒng)的主要組成包括空氣彈簧、空氣彈簧下的橡膠堆、車體高度調(diào)整裝置、縱向液壓減振器等。

歐美快捷貨運(yùn)可以大致分為兩大類：第一類的快捷貨車是直接通過(guò)改良傳統(tǒng)的棚車和集裝箱貨車而來(lái)，如德國(guó)的Sgss-Y集裝箱快捷貨車以及法國(guó)的Sernam200型快捷列車等；第二類的快捷貨車一般是由普通客車改進(jìn)而來(lái)，如法國(guó)研發(fā)的TGV型郵政快捷貨車和英國(guó)研制的325型快捷貨車。

2.1 德國(guó)快捷貨車的技術(shù)特點(diǎn)

以德國(guó)的Sgss-703集裝箱快捷貨車（如圖1所示）為例對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析。在20世紀(jì)90年代初，德國(guó)就開(kāi)始對(duì)快捷貨車制定標(biāo)準(zhǔn)并開(kāi)始了相關(guān)的研制，其制定的標(biāo)準(zhǔn)有五個(gè)：第一、鐵路快捷貨車在既有線的運(yùn)行速度要達(dá)到140km/h，新修線路的運(yùn)行速度要達(dá)到160km/h的標(biāo)準(zhǔn)；第二、鐵路快捷貨車的軸重不能低于18t；第三、鐵路快捷貨車的最大長(zhǎng)度不能超過(guò)700m；第四、鐵路快捷貨車的牽引最大質(zhì)量總和設(shè)定為1500t；第五、鐵路快捷貨車要配備有車體調(diào)整裝置以及列車制動(dòng)控制裝置等。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，德國(guó)很快就分別研發(fā)出了Sgss-Y703型集裝箱快捷平車、Hbillss-Y307型滑動(dòng)側(cè)墻棚車快捷貨車（如圖2所示）。

這兩款快捷貨車的最高運(yùn)營(yíng)速度均可達(dá)160km/h，Sgss-Y703集裝箱快捷平車的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表１。

德國(guó)Sgss-Y703集裝箱快捷平車的轉(zhuǎn)向架上裝有縱向減震元件，在傳統(tǒng)集裝箱貨車轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上增加了列車減震裝置和車體高度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，以保證所運(yùn)輸貨物的完整性；又對(duì)傳統(tǒng)貨車的運(yùn)行速度進(jìn)行了提升，提高了列車的運(yùn)輸效率；將該車的軸重進(jìn)行了優(yōu)化，減少了車輛和軌道之間的相互作用力，減少了道路的維修和養(yǎng)護(hù)；改進(jìn)了列車的走行部和制動(dòng)裝置，使該快捷貨車的穩(wěn)定性和制動(dòng)效果得到了很大的提升。德國(guó)采用客貨分時(shí)共線、獨(dú)立運(yùn)行的運(yùn)輸模式。高鐵客運(yùn)動(dòng)車組的運(yùn)行時(shí)間一般為6：00—24：00，貨物列車的運(yùn)行時(shí)間為21：00—次日6：00，在21：00—24：00實(shí)行客貨混運(yùn)。為保障列車運(yùn)行安全，該時(shí)段不允許客貨列車會(huì)車。

2.2 法國(guó)高速貨運(yùn)的技術(shù)特點(diǎn)

法國(guó)是鐵路高速貨運(yùn)的先驅(qū)。早在二十世紀(jì)八十年代中期年，法國(guó)就在高鐵線路上成功運(yùn)營(yíng)了TGV郵政專列（如圖3所示），該TGV郵政專列貨車的運(yùn)營(yíng)速度可以達(dá)到270km/h，運(yùn)送效率十分高，其主要運(yùn)輸包括信件、小件快遞等小型快件。它是由第一代TGV客車改進(jìn)而來(lái)，將原有車輛的座椅拆除，以保證車廂能放更多的貨物；又對(duì)列車的運(yùn)行速度進(jìn)行了優(yōu)化，提高了列車運(yùn)輸貨物的效率；同時(shí)對(duì)列車的車廂和轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了改造，并改進(jìn)了制動(dòng)系統(tǒng)，提高了該快捷貨車的運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。法國(guó)鐵路部門為了使高速貨運(yùn)不影響鐵路客運(yùn)的運(yùn)行安全，同時(shí)提高其貨物運(yùn)輸?shù)母咝?，TGV郵政專列貨車主要在夜間運(yùn)行。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，2012年，法國(guó)研制了速度高達(dá)300km/h的貨運(yùn)專列，主要運(yùn)輸附加值較高的貴重物品。

法國(guó)采用的是客貨分流的模式，這種模式既可以保證貨車不和客車相互影響，又保證了貨物運(yùn)輸?shù)奶囟〞r(shí)間。

3 我國(guó)快捷貨車的特點(diǎn)

和歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)科研人員對(duì)快捷貨車的研制較晚。目前，我國(guó)大多數(shù)的快捷貨車轉(zhuǎn)向架基本是通過(guò)參考準(zhǔn)高速或高速客車轉(zhuǎn)向架研制的，所以一般快捷貨車轉(zhuǎn)向架的二系懸掛與高速客車類似。但快捷貨車轉(zhuǎn)向架相比傳統(tǒng)的貨車，普遍具有整體質(zhì)量較輕、抗菱剛度較大等優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在鐵道部門的牽頭下，我國(guó)十分重視鐵路快捷貨車的研發(fā)，相關(guān)科研人員開(kāi)始對(duì)快捷貨車進(jìn)行深入研究，我國(guó)的快捷貨車技術(shù)也很快取得了令人矚目的成果。2003年，齊軌道裝備公司就研發(fā)生產(chǎn)出了160km/h快捷貨車轉(zhuǎn)向架；隨后，中車長(zhǎng)江公司也研制出了時(shí)速為160km/h快捷貨車轉(zhuǎn)向架（如圖4所示）；2012年，齊軌道裝備公司又研發(fā)出速度高達(dá)220km/h貨車轉(zhuǎn)向架。我國(guó)快捷貨車轉(zhuǎn)向架通常采用整體焊接設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但技術(shù)成熟，而且可使轉(zhuǎn)向架具有更好的穩(wěn)定性和良好的減震性，同時(shí)也能很大程度上減少其簧下質(zhì)量，提高鐵路快捷貨車的動(dòng)力學(xué)性能?？上У氖俏覈?guó)的快捷貨車目前還未進(jìn)行正式運(yùn)營(yíng)，但是隨著眾多國(guó)家鐵路重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，我國(guó)正積極組織進(jìn)行試運(yùn)營(yíng)并加快了快捷貨運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)的研究。

4 我國(guó)快速貨車的未來(lái)展望

通過(guò)借鑒歐美發(fā)達(dá)國(guó)家快捷貨車研制和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)的快捷貨車也進(jìn)入了黃金發(fā)展時(shí)期，“高鐵——航空——高速公路”的貨運(yùn)模式也一定會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)，未來(lái)我國(guó)鐵路快捷貨運(yùn)的發(fā)展必將向智能、互聯(lián)、綠色的方向發(fā)展?；谖覈?guó)“八縱八橫”、“互聯(lián)互通”的鐵路線路，為鐵路快捷貨運(yùn)的迅速發(fā)展提供了前提條件，所以我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，充分發(fā)揮快捷貨車的運(yùn)能大、經(jīng)濟(jì)性好、污染小等優(yōu)勢(shì)，這也與我國(guó)的政策導(dǎo)向相呼應(yīng)，對(duì)國(guó)家倡導(dǎo)的物流低碳綠色發(fā)展具有十分重要的意義。

4.1 鋁合金材料用于快捷貨車

目前我國(guó)快捷貨車轉(zhuǎn)向架使用的鋼板材料一般為鋼材，雖然鋼材基本可以保證快捷貨車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。但是由于我國(guó)的地理環(huán)境較為復(fù)雜這給列車運(yùn)行造成了一定的安全隱患。為解決這一問(wèn)題，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組所使用的鋁合金材料應(yīng)被考慮應(yīng)用在快捷貨車的車體上。因?yàn)殇X合金材料不僅具有很好的韌性、成形性、焊接切割性、耐高溫性和耐疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，還可以長(zhǎng)期暴露在大氣中而不被氧化生銹，且鋁合金的密度是鋼的1/3，可以有效地降低快捷貨車的車體重量，這對(duì)提高快捷貨車的速度、節(jié)約能源消耗、減少線路的維修與養(yǎng)護(hù)具有十分重要影響。

4.2 解決快捷貨車的噪聲問(wèn)題

從國(guó)內(nèi)外大量的研究成果可以得出，快捷貨車引起的噪聲與其速度有著十分重要的聯(lián)系[7]，當(dāng)速度在35～250km/h之間時(shí)，快捷貨車所產(chǎn)生的主要為輪軌噪聲，目前快捷貨運(yùn)列車的速度一般不高于200km/h，因此在一定時(shí)期內(nèi)，快捷貨車噪聲的主要來(lái)源將是輪軌噪聲。為此我國(guó)科研人員也相應(yīng)研制出了彈性車輪、阻尼車輪、聲學(xué)優(yōu)化車輪以應(yīng)對(duì)輪軌噪聲，并通過(guò)降低車輪踏面表面粗糙度、采用合成閘瓦、采用徑向轉(zhuǎn)向架、合理設(shè)計(jì)懸掛減振裝置、采用盤形制動(dòng)裝置和輪緣潤(rùn)滑器等方式輔助減少輪軌之間的噪聲。

4.3 新能源快捷貨車的研究

隨著近年來(lái)新能源汽車的井噴式發(fā)展，加上國(guó)家倡導(dǎo)的物流低碳綠色發(fā)展原則，新能源快捷貨車也將是快捷貨車發(fā)展的一個(gè)方向。特別是在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，如西藏、新疆等電氣化鐵路不太完善的地方，新能源快捷貨車將會(huì)很好地發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。新能源快捷貨車具有重量輕、速度快、零排放、運(yùn)輸成本低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，并且隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源快捷貨車的以上優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加突出，屆時(shí)新能源快捷貨車可能會(huì)迎來(lái)自己的春天。

5 總結(jié)

綜上所述，我國(guó)在研究鐵路快捷貨車時(shí)，科研人員可以向一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)，適當(dāng)借鑒國(guó)外快捷貨車先進(jìn)的技術(shù)和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情，不斷對(duì)快捷貨車進(jìn)行設(shè)計(jì)——優(yōu)化——再設(shè)計(jì)——再優(yōu)化的循環(huán)改良，并積極嘗試研究快捷貨車的新方向，如智能快捷貨車、新能源快捷貨車等，盡快地研發(fā)出屬于我們國(guó)家的快捷貨車新技術(shù)，來(lái)引領(lǐng)世界快捷貨車技術(shù)的發(fā)展。

基金項(xiàng)目：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目資助： 鐵路快捷貨車懸掛系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化及匹配性問(wèn)題研究（項(xiàng)目編號(hào)：2022-KJB05）。

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